比特幣的紅色閃電：最具前景的擴展解決方案如何運作

需要解決的問題

比特幣徹底改變了我們對數字貨幣的看法。然而，它有一個致命的弱點：速度。區塊大約每十分鍾生成一次，每個區塊只能容納一定數量的交易。當網路擁堵時——就像2017年和2021年發生的那樣——手續費飆升。2021年4月，在比特幣主鏈上支付一次轉帳的平均費用超過60美元。你能想象用10美元的手續費支付一杯3美元的咖啡嗎？這不可持續。

紅色閃電：鏈外響應

爲了緩解這個瓶頸，開發了第二層解決方案。這些是運行在比特幣之上的網路，但並不完全是比特幣。最突出的就是閃電網絡。

閃電網絡允許用戶快速進行點對點交易，而無需等待區塊確認。你不需要每筆交易都記錄在區塊鏈上。相反，你可以與另一個人打開一個“支付通道”，雙方可以即時交換資金數千次。只有在關閉通道時，最終交易才會發布到主鏈上。

理解支付渠道

想象一下，愛麗絲和鮑勃計劃一起進行多次購物。爲了避免多個鏈上交易，他們決定開一個通道。雙方各自鎖定5 BTC在一個多簽地址(multisig)——這是一種特殊類型的地址，需要雙方的籤名才能花費資金。

在這個私有頻道內，他們創建了一個"迷你帳本"。當愛麗絲想要支付給鮑勃時，她只需更新餘額：她損失1 BTC，鮑勃獲得1 BTC。然後，鮑勃可以再還給愛麗絲2 BTC。這些變化瞬間發生，沒有涉及礦工。在任何時候，他們都可以將最終狀態發布到區塊鏈上，並帶着各自的餘額撤回。

通過加密保證安全：多重籤名和HTLC

這裏出現了一個明顯的問題：是什麼阻止愛麗絲試圖欺騙，發布一個她有更多錢的舊狀態？

系統使用兩種安全機制：

1. 多重籤名地址 (Multisig)

一個多簽地址需要多個籤名才能花費資金。在閃電網絡中，使用的是2對2的方案：雙方都必須籤名才能轉移資金。這意味着在雙方合作的情況下，任何一方都不能單方面行動。

2. 哈希時間鎖合約 (HTLC)

這就是閃電的真正天才。結合了兩種技術：

• Hashlock: 一種加密條件，只有知道特定祕密的人才能花費資金。
• Timelock: 一種時間限制，阻止在某個時刻之前進行支出。

當愛麗絲和鮑勃打開一個通道時，他們交換了哈希過的祕密。如果鮑勃試圖發布一個舊狀態，在這個狀態中他有更多的資金，愛麗絲會立即訪問到他全部的餘額，因爲她現在知道了鮑勃在創建新狀態時(公開的祕密。同時，鮑勃必須等待時間期限到期才能訪問他的資金。這懲罰了他試圖作弊。

路由：連接通道

Lightning的真正力量在於通道的互聯。如果Alice與Bob有一個通道，而Bob與Carol有另一個通道，Alice可以通過Bob向Carol發送資金。Bob充當“路由器”，並可以收取小額手續費以促進交易。

這迅速擴展。憑藉足夠的通道，Alice理論上可以在網路上向幾乎任何人發送資金，而無需直接通道。

實際示例：

• 愛麗絲和鮑勃：容量爲 1 BTC，愛麗絲本地有 0.7 BTC
• Bob 和 Carol：1 BTC 容量，Bob 在本地擁有 0.6 BTC

如果愛麗絲將0.3 BTC發送給卡羅爾，然後將這些資金轉給鮑勃，鮑勃再將其轉給卡羅爾。鮑勃的餘額保持不變)+0.3來自愛麗絲，-0.3給卡羅爾(，但他的靈活性降低了。現在他可以用愛麗絲花費0.6 BTC，但只能用卡羅爾花費0.3 BTC。路由器可能會因此收取佣金，從而創造流動性市場。

閃電網絡的明顯優勢

無限可擴展性： 用戶可以僅通過兩筆鏈上交易在鏈外進行數百萬筆交易：)打開和關閉通道(。

可行的微支付： 比特幣可以發送約0.00000546 BTC的最低金額。閃電網絡將其降低至0.00000001 BTC )1聰(。在封閉通道中，手續費消失，使得幾分錢的支付成爲可能，而不會在經濟上變得不可行。

隱私增強： 頻道可以是私密的。沒有人知道裏面發生了什麼。人們只看到一個頻道被打開，但不知道交易的細節。

瞬時速度： 忘記等待10分鍾。在閃電網絡中，支付處理速度與您的互聯網連接一樣快。

真實的挑戰

使用復雜： 配置一個閃電節點並打開通道需要一定的技術知識。對於初學者來說，本地/遠程流動性和通道管理的概念可能會令人感到不知所措。

流動性問題： 你只能花費你在一個通道中鎖定的金額。如果雙方都擁有一方的全部餘額，除非有人先付款，否則就不可能再發送更多資金。這限制了資金流動，可能會讓新用戶感到沮喪。

集中化風險： 流動性很高的中介)被稱爲“樞紐”(，成爲了關鍵點。如果大型路由器斷開連接，網路就會分裂。此外，如果少數參與者控制了路線，就會存在審查風險。

今天閃電網絡的狀況如何

到2024年3月，閃電網絡看起來很健康：

• 超過13,000個活躍節點 在全球範圍內運行
• 超過52,000個頻道 連接網路
• 約4,570 BTC 的總鎖定容量

存在多種實現：Blockstream 的 c-lightning、Lightning Labs 的 LND 和 ACINQ 的 Eclair 是主要的實現。對於技術不太精通的用戶，企業提供即插即用的節點，只需開機即可使用。

未來：一個更易獲取的比特幣

自2018年在主網推出以來，Lightning經歷了顯著的演變。由於持續的開發，技術障礙正在慢慢減少。最初作爲一個實驗性解決方案的它，已經成爲低價值和高頻支付的可行替代方案。

閃電網絡並不是比特幣所有問題的解決方案，但它解決了最緊迫的問題：如何在不失去安全性和去中心化特性的情況下，使比特幣在日常交易中實用。隨着更多開發者在其上構建，網路將變得更加穩健，更易於使用，並且更好地融入加密貨幣生態系統。